本发明专利技术公开了一种在锆铝合金表面化学镀镍磷镀层的方法。包括以下步骤：(1)将锆、铝按一定比例配制后反复熔炼，使成分均匀；(2)将制备好的锆铝合金线切割成一定大小，依次用不同细度的砂纸打磨，经去离子水、丙酮超声波清洗后碱洗；(3)将试样放入HF、HNO3、H2O混合液，时间10～30s；(4)磷化处理或浸锌处理；(5)化学镀：可以为中性或酸性化学镀。本发明专利技术可在锆合金表面制备镀层均匀、致密的镍磷镀层，厚度在10～20μm，显著提高锆合金的抗磨耐蚀性。适用性广，不同成分的锆铝合金均可以获得光亮致密、与基体结合牢固、耐蚀抗磨性优异的镍磷镀层。尤其适合于形状复杂零件的强化处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在锆铝合金的表面化学镀镍磷的方法，属合金表面镀膜强化处理
技术介绍
1824年，Berzelius首次离析出实验室数量的锆，从此锆进入人们的视野而受到广泛的关注。目前锆已经应用于众多领域，例如用于电子工业，作为残余气体的吸收剂和制造真空管零件。其良好的耐蚀性使其可制作外科工具、化工设备、电气零件、珠宝。锆粉可用于闪光灯粉末、闪光信号、焰火及雷管等。锆具有低的热中子吸收截面，良好的耐蚀性，较高的导热率，锆合金作为核工业燃料包壳材料已得到广泛应用。锆是具有优异的抗腐蚀性能，抗辐照，膨胀系数小，结构与尺寸稳定，储量丰富，有望代替不锈钢、GCrl5应用于空间活动结构部件，承受空间辐照、原子氧、低温及交变温度的影响。然而纯锆(Zr)的拉伸强度只有300MPa，腐蚀性能很不稳定，作为结构件不能满足使用要求。加入少量的合金元素Al 制备锆铝合金在锆基体形成强化相可显著提高锆合金的机械性能，满足空间结构件性能要求。锆合金在高温高压去离子水中的腐蚀通常分为两个阶段，腐蚀初期，表面生成一层致密的黑色氧化膜，腐蚀速率随时间变化越来越低；随后腐蚀速率突然增大，生成不具有保护性的白色氧化膜。因此有必要对锆合金进行表面处理，提高其耐蚀性。作为空间结构件，保持一定的耐磨性也是必要的。现有技术中，提高锆合金耐蚀性的方法通常是采用合金化的方法，添加适量的Sn 可抑制N的不利影响，中和碳和铝的影响到某种程度。添加少量的i^、Cr或Ni可延迟发生快速腐蚀发生的时间。而对锆合金采用表面处理提高其耐蚀性的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，提高了锆铝合金的耐磨性和耐蚀性，并可使锆铝合金获得良好的综合性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的；本专利技术的方法包括以下步骤(1)将锆、铝按比例配制后反复熔炼，使成分均勻，得到锆铝合金；(2)将制备好的锆铝合金线切割成一定大小，用观0、600、800、1000目的砂纸依次进行打磨，使合金表面平整光亮；(3)得到的锆铝合金试样先后浸入去离子水、丙酮中之后在超声波清洗器中清洗 5 lOmin，再放入温度为50 60°C、质量浓度为40 60g/LNa0H溶液中碱洗10 15min， 然后用去离子水冲洗干净；⑷酸洗粗化将步骤(3)得到的试样放入HF HNO3 H2O按体积比为5 (30 45) (50 65)的混合液中，进行酸洗粗化，时间10 30s，用去离子水冲洗干净；(5)磷化或浸锌处理①磷化处理处理液组成如下正磷酸10 25g/L、硫酸锌20 50g/L、NaF 1 3g/L、有机硫 0. 1 0. 3g/L ；控制pH 2 3，温度40 55°C，时间1 !Min ；用去离子水冲洗干净；②浸锌处理处理液组成如下硫酸锌25 35g/L、焦磷酸钠110 130g/L、碳酸钠4 7g/L ；控制pH 9 11，温度70 85°C，时间5 12min，用去离子水冲洗干净；(6)化学镀镍磷方法有以下两种①采用中性化学镀镀液组成如下硫酸镍15 25g/L、还原剂次磷酸钠35 45g/L、硫酸铵30 50g/L、乙酸钠 30 50g/L、乙酸铅 0. 5 1. 5mg/L ；控制pH 6 7，温度70 80°C，时间40 60min ；②或采用酸性化学镀镀液组成如下主盐硫酸镍20 35g/L、还原剂次磷酸钠20 40g/L、乳酸15 25g/L、乙酸钠 30 40g/L ；控制pH 4 5，温度70 85 °C，时间为40 60min ；(7)用去离子水冲洗，吹干，得到表面光亮、致密，与基体结合牢固，厚度为10 20 μ m的镍磷镀层。本专利技术取得的有益效果是，本专利技术适用性广，不同成分的锆铝合金分别通过磷化处理和浸锌处理后化学镀均可以获得光亮致密、与基体结合牢固、耐蚀抗磨性优异的镍磷镀层。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术。下面的实施例是在本专利技术技术方案为前提下实施， 给出了详细的实施方式及具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不仅限于下面的实施例。实施例1(1)将铝的质量分数为8. 8%的锆、铝按比例配制后反复熔炼，达到成分均勻，得到锆铝合金；(2)将制备好的锆铝合金线切割成15 X 5 X 3mm大小；(3)准备镍磷化学镀液，该镀液的化学组成如下主盐硫酸镍20g/L、还原剂次磷酸钠40g/L、硫酸铵40g/L、乙酸钠40g/L、乙酸铅 lmg/L ；(4)将锆铝合金进行机械打磨，用400、600、800、1000目的砂纸依次打磨，使表面平整光亮，然后进行超声波清洗，超声波清洗是将锆合金先后浸入去离子水、丙酮中之后在超声波清洗器中清洗5min，除去油脂，用去离子水冲洗并吹干；(5)然后进行碱洗，目的是为进一步除去锆合金表面的油脂，碱洗液为60g/L的氢氧化钠溶液，将其加热到60°C后放入锆铝合金，时间为lOmin。随后用去离子水冲洗并吹干；(6)然后进行酸洗，酸洗液配方为氢氟酸，硝酸和水的体积比为5 35 60，酸洗时间20s，之后用去离子水冲洗并吹干；(7)然后进行磷化处理，磷化液组成如下磷酸15g/L，硫酸锌40g/L，氟化钠1. 5g/ L，硫脲0. 15g/L，温度45°C，pH为2. 5，时间3min，磷化后用去离子水清洗并吹干；(8)然后进行化学镀镍磷的工艺程序将上述经处理的锆合金放入步骤( 准备好的化学镀液中，温度控制在80°C左右，溶液的pH调节在6. 8左右，施镀时间为60min ；(9)然后用去离子水清洗并吹干，得到均勻的具有金属光泽的镍磷合金镀层，镀层厚度为15 20μπι。实施例2(1)将铝的质量分数为8. 0%的锆、铝按比例配制后反复熔炼，达到成分均勻；(2)本实施例的镀液配方及步骤(2) (3) (4) (5)和(8)与上述实施1完全相同，不同的是步骤(6)和(7)。本实施例的步骤(6)所用酸洗液与实例1相同，不同在于时间为10s。本实施例的步骤(7)为浸锌，浸锌液组成为硫酸锌30g/L，焦磷酸钠120g/L，碳酸钠5g/L的水溶液，pH为10，将其加热到80°C，放入锆铝合金，浸锌时间lOmin。本实施例最后在锆铝合金表面可获得具有金属光泽的镍磷合金镀层，镀层厚度为 15 20 μ m。实施例3本实施例的工艺过程和步骤和上述实施例1完全相同，不同的是其化学镀液的配方。本实施例的镀液化学组成为主盐硫酸镍^g/L还原剂次磷酸钠 30g/L乳酸20g/L乙酸钠！35g/L然后，其工艺过程和步骤与实施例1中的(2) (3)⑷(5) (6)和(7)完全相同。化学镀镍PH调节在4. 5左右，温度控制在75°C，施镀时间为60min。本实施例最后在锆合金表面可获得具有金属光泽的镍磷合金镀层，镀层厚度为15 20μπι。实施例4(1)将铝的质量分数为8. 4%的锆、铝按比例配制后反复熔炼，使成分均勻；(2)将制备好的锆铝合金线切割成12 X 5 X 3mm大小；(3)准备镍磷化学镀液，该镀液的化学组成如下主盐硫酸镍30g/L，还原剂次磷酸钠35g/L，乳酸20g/L，乙酸钠30g/L ；(4)将锆铝合金进行机械打磨，用400、600、800、1000目的砂纸依次打磨，使表面平整光亮，然后进行超声波清洗，超声波清洗是将锆合金先后浸本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在锆铝合金表面化学镀镍磷的方法，其特征在于包括以下步骤：（１）将锆、铝按比例配制后反复熔炼，使成分均匀，得到锆铝合金；（２）将制备好的锆铝合金线切割成一定大小，用２８０、６００、８００、１０００目的砂纸依次进行打磨，使合金表面平整光亮；（３）得到的锆铝合金试样先后浸入去离子水、丙酮中之后在超声波清洗器中清洗５～１０ｍｉｎ，再放入温度为５０～６０℃、质量浓度为４０～６０ｇ／ＬＮａＯＨ溶液中碱洗１０～１５ｍｉｎ，然后用去离子水冲洗干净；（４）酸洗粗化将步骤（３）得到的试样放入ＨＦ∶ＨＮＯ３∶Ｈ２Ｏ按体积比为５∶（３０～４５）∶（５０～６５）的混合液中，进行酸洗粗化，时间１０～３０ｓ，用去离子水冲洗干净；（５）磷化或浸锌处理①磷化处理：处理液组成如下：正磷酸１０～２５ｇ／Ｌ、硫酸锌２０～５０ｇ／Ｌ、ＮａＦ １～３ｇ／Ｌ、有机硫０．１～０．３ｇ／Ｌ；控制ｐＨ２～３，温度４０～５５℃，时间１～３ｍｉｎ；用去离子水冲洗干净；②浸锌处理：处理液组成如下：硫酸锌２５～３５ｇ／Ｌ、焦磷酸钠１１０～１３０ｇ／Ｌ、碳酸钠４～７ｇ／Ｌ；控制ｐＨ９～１１，温度７０～８５℃，时间５～１２ｍｉｎ，用去离子水冲洗干净；（６）化学镀镍磷方法有以下两种：①采用中性化学镀：镀液组成如下：硫酸镍１５～２５ｇ／Ｌ、还原剂次磷酸钠３５～４５ｇ／Ｌ、硫酸铵３０～５０ｇ／Ｌ、乙酸钠３０～５０ｇ／Ｌ、乙酸铅０．５～１．５ｍｇ／Ｌ；控制ｐＨ６～７，温度７０～８０℃，时间４０～６０ｍｉｎ；②或采用酸性化学镀：镀液组成如下：主盐硫酸镍２０～３５ｇ／Ｌ、还原剂次磷酸钠２０～４０ｇ／Ｌ、乳酸１５～２５ｇ／Ｌ、乙酸钠３０～４０ｇ／Ｌ；控制ｐＨ４～５，温度７０～８５℃，时间为４０～６０ｍｉｎ；（７）用去离子水冲洗，吹干，得到表面光亮、致密，与基体结合牢固，厚度为１０～２０μｍ的镍磷镀层。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马静，李强，国栋，李建辉，毛磊，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：13
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